JPH0797014B2 - 中心線ずれ量測定装置 - Google Patents

中心線ずれ量測定装置

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JPH0797014B2
JPH0797014B2 JP63273942A JP27394288A JPH0797014B2 JP H0797014 B2 JPH0797014 B2 JP H0797014B2 JP 63273942 A JP63273942 A JP 63273942A JP 27394288 A JP27394288 A JP 27394288A JP H0797014 B2 JPH0797014 B2 JP H0797014B2
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    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、チョクラルスキー法による単結晶製造装置に
用いられ、坩堝回転軸の中心線に対する結晶引上ワイヤ
の中心線のずれ量を測定する中心線ずれ量測定装置に関
する。
［従来の技術］ チョクラルスキー法による単結晶製造装置では、育成さ
れた単結晶を引き上げるのにワイヤ又はシャフトが用い
られているが、装置の高さを低くするために、一般にワ
イヤが用いられている。
垂下する結晶引上ワイヤの中心線が、原料融液が収容さ
れる坩堝の回転軸の中心線からずれると、育成結晶が回
転湯面から受ける力のモーメントがアンバランスとなっ
て異常振動が発生し、その振幅が大きくなると正常な単
結晶引上げ作業が継続できなくなる。
この結晶引上ワイヤは、その中心線を坩堝回転軸の中心
線に一致させていても、結晶製造装置の長期間の使用に
より該装置が機械的に変形して両中心線がずれる。
したがって、結晶製造装置の組立時及びその後定期的に
このずれ量が零になるように芯出しする必要がある。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、従来ではこの点が軽視され、坩堝回転軸の中心
線に対する結晶引上ワイヤの中心線のずれ量を測定せず
に目視で芯出しを行っていたので、芯出し作業時間が長
くなり、かつ、芯出しを正確に行うことができなかっ
た。このため、単結晶育成において上記問題が生じ易か
った。
この問題は、単結晶の良品収率低下の原因となる。本発
明者は、引上げ単結晶が大径化するにつれてこの問題発
生の機会が多くなる点に着目し、コストダウン上ぜひと
も解決すべき問題点として認識するに至った。
本発明の目的は、容易迅速かつ正確に芯出しを行うこと
を可能にする中心線ずれ量測定装置を提供することにあ
る。
［課題を解決するための手段及びその作用効果］ （１）この目的を達成するために、第１発明に係る中心
線ずれ量測定装置では、吊り下げ状態で針状物、重錘及
び結晶引き上げワイヤの中心線が一致するように、下端
から該針状物が突出した該重錘の上端に該結晶引き上げ
ワイヤの下端が取り付けられた結晶引き上げワイヤ中心
指示手段と、坩堝回転軸の上端に固着されたテーブルの
上面に該坩堝回転軸の中心線がＸ−Ｙステージ上の基準
点を通るように載置される該Ｘ−Ｙステージと、該Ｘ−
Ｙステージの上面に取り付けられ該基準点を介し互いに
対向して配置された光源及び光検出器と、該光検出器の
出力に応答して該光源から放射された光線が被検出物に
より遮られて、該光検出器に到達しなかったことを光ま
たは音により報知する報知手段とを有し、該光源及び光
検出器は２組設けられ、各組の光軸の該Ｘ−Ｙステージ
上への投影線が互いに直交しその交点が該基準点を通る
ように該光源及び該光検出器が配置されている。
本発明によれば、Ｘ−Ｙステージを操作し、報知手段が
作動したときにＸ−Ｙステージの位置座標、すなわち、
坩堝回転軸の中心線に対する結晶引き上げワイヤの中心
線のずれ座標を読み取ることにより、両中心線を一致さ
せる芯出し作業を容易迅速かつ正確に行うことが可能と
なる。
（２）上記第１発明では、ずれ量の測定するのにＸ−Ｙ
ステージを手動操作する必要がある。
そこで、第２発明では、吊り下げ状態で針状物、重錘及
び結晶引き上げワイヤの中心線が一致するように、下端
から該針状物が突出した該重錘の下端に該結晶引き上げ
ワイヤの下端が取り付けられた結晶引き上げワイヤ中心
指示手段と、坩堝回転軸の上端に固着されたテーブルの
上面に該坩堝回転軸の中心線が基材上の基準点を通るよ
うに載置される該基材と、１次元カメラの光軸の該基材
への投影線が互いに直交しかつその交点が該基準点を通
るように該基材上に配置された２組の該１次元カメラ
と、該１次元カメラの出力信号を処理して該基準点を原
点とする被検出物の位置座標を測定しその測定値信号を
出力する位置座標測定手段とを備えることにより、上記
第１発明の効果に加え、この手動操作を不要にしてい
る。
（３）また、上記第１及び第２の発明では、結晶引上ワ
イヤを降下させて、このワイヤの下端に取り付けられた
重錘の下端がＸ−Ｙステージ又は基材の僅か上方に位置
する時点で結晶引上ワイヤの降下を停止させる必要があ
る。
そこで、第３発明では、レーザダイオードと、該レーザ
ダイオードから放射されるレーザ光を平行化させるコリ
メータとを重錘に備え、吊り下げ状態で該レーザ光、該
重錘及び結晶引き上げワイヤの中心線が一致するよう
に、該重錘の上端に該結晶引き上げワイヤの下端が取り
付けられたワイヤ中心指示手段と、坩堝回転軸の上端に
固定されたテーブルの上面に該坩堝回転軸の中心線が基
材上の基準点を通るように載置される該基材と、該基材
上に取り付けられ上方で垂下された該重錘から放射され
て２次元イメージセンサに入射されるレーザ光線の光ス
ポット位置を検出する該２次元イメージセンサと、該２
次元イメージセンサの出力信号を処理して該基準点を原
点とする該光スポットの位置座標を測定しその測定値信
号を出力する位置座標測定手段とを備えることにより、
上記第１及び第２の発明の効果に加え、結晶引上ワイヤ
のＸ−Ｙステージ付近または基材付近までの降下を不要
にしている。
［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
（１）第１実施例 第１図はチョクラルスキー法による単結晶製造装置に用
いられる中心線ずれ量測定装置の第１実施例の構成を示
す。
坩堝回転軸10の上端には、円形のテーブル12が固着され
ている。結晶育成時には、原料融液が収容される坩堝が
テーブル12上に載置され、坩堝回転軸10がその中心線の
回りに回転されるとともに、この中心線の方向に上下動
される。芯出し時には、第１図に示す如く、Ｘ−Ｙステ
ージ14がテーブル12上に載置される。
このＸ−Ｙステージ14は公知の構成であって、円板状の
基板16と、基板16に対し図示Ｘ方向にスライド可能に基
板16に取り付けられた円板状のＸステージ18と、Ｘステ
ージ18をスライドさせる送りねじ（不図示）に連結され
たマイクロメータヘッド20と、Ｘステージ18に対しＸ方
向に垂直なＹ方向スライド可能にＸステージ18に取り付
けられた円板状のＹステージ22と、Ｙステージ22をスラ
イドさせる送りねじ（不図示）に連結されたマイクロメ
ータヘッド24とを有する。マイクロメータヘッド20を回
転させるとＸステージ18が基板16に対しＸ方向へスライ
ドし、同様に、マイクロメータヘッド24を回転させると
Ｙステージ22がＸステージ18に対しＹ方向へスライドす
る。これらマイクロメータヘッド20及び24にはそれぞ
れ、基板16、Ｘステージ18及びＹステージ22の各中心線
を一致させた状態からの基板16に対するＸステージ18の
Ｘ方向移動量及びＸステージ18に対するＹステージ22の
Ｙ方向移動量を指示する目盛が刻まれている。また、基
板16の下面に形成された位置決用の凸部または凹部（不
図示）をテーブル12の上面に形成された位置決用の凹部
または凸部（不図示）に単に嵌合されると、基板16の中
心線が坩堝回転軸10の中心線に一致する。
Ｙステージ22上には、光軸をＸ方向に平行にし、Ｙステ
ージ22の中心点を介し対向して投光器26及び受光器28が
固定され、光軸をＹ方向に平行にし、Ｙステージ22の中
心点を介し対向して投光器30及び受光器32が固定されて
いる。受光器28及び32にはそれぞれ受光ダイオードから
なる検出位置表示灯28a及び32aが備えられており、これ
らはそれぞれ投光器26及び30からの光線が遮られると点
灯する。
Ｘ−Ｙステージ14の上方には、結晶引上ワイヤ34が垂下
され、その下端には重錘36が連結されている。重錘36は
回転対称形であり、図示垂下状態では、重錘36の中心線
は結晶引上ワイヤ34の中心線に一致している。重錘36
は、上端中心に結晶引上ワイヤ34が連結された重錘本体
36aと、重錘本体36aの下端中心から突設された針36bと
からなる。
次に、上記の如く構成された本第１実施例の動作を説明
する。
第１図に示す如く、テーブル12上に基板16を載置し、マ
イクロメータヘッド20及び24の指示目盛りを０にするこ
とにより、坩堝回転軸10、基板16、Ｘステージ18及びＹ
ステージ22の各中心線を一致させる。次に、不図示の巻
取ドラムを回転させて結晶引上ワイヤ34を降下させ、針
36bの下端がテーブル12の上面よりも僅か高くなった時
点で結晶引上ワイヤ34の降下を停止させる。次に、マイ
クロメータヘッド20を回転させてＸステージ18を基板16
に対しＸ方向へ移動させ、検出表示灯32aが点灯した時
点でマイクロメータヘッド20の回転を停止する。次に、
マイクロメータヘッド24を回転させるＹステージ22をＸ
ステージ18に対しＹ方向へ移動させ検出表示灯28aが点
灯した時点でマイクロメータヘッド24の回転を停止させ
る。次に、マイクロメータヘッド20及び24の指示目盛Ｘ
及びＹを読み取る。座標（X,Y）は、坩堝回転軸10の中
心線に対する結晶引上ワイヤ34の中心線のずれ座標に等
しい。次に、上記巻取ドラムの据付位置又は坩堝回転軸
10を軸支する不図示の基台を水平方向に移動させてずれ
座標（X,Y）を（0,0）にする。
このような芯出し調整は、結晶製造装置の組立時及びそ
の後定期的に行われる。
（２）第２実施例 上記第１実施例では、ずれ量を測定するのにマイクロメ
ータヘッド20及び24を手動操作する必要がある。本第２
実施例はこの手動操作を不要にしたものであり、第２図
にその構成を示す。
テーブル12上には基板16Aが載置され、基板16A上には、
光軸が基板16Aの中心線上を通り光軸が互いに直交する
ように一次元カメラ40及び42が固定されている。この一
次元カメラ40により針36bの図示Ｙ方向位置が検出さ
れ、一次元カメラ42により針36bの図示Ｘ方向位置が検
出される。一次元カメラ40及び42から出力されるビデオ
信号は、信号処理回路44へ供給されて処理されて、坩堝
回転軸10の中心線に対する針36bのずれ座標（X,Y）が求
められ、これが表示器46に表示される。なお、基板16A
の下面及びテーブル12の上面には、第１実施例と同様の
位置決用凹部及び凸部（不図示）が形成されている。
芯出しは、第１実施例と同様にして行う。
（３）第３実施例 上記各実施例では、結晶引上ワイヤ34を降下させ、重錘
36の針36bがＹステージ22又は基板16Aの僅か上方に位置
する時点で結晶引上ワイヤ34の降下を停止させる必要が
ある。本第３実施例は結晶引上ワイヤ34は下方まで降下
させる必要を無くしたものであり、その構成を第３図に
示す。
テーブル12の上面には基板16Bが載置され、基板16Bの中
央部には２次元イメージセンサ48がその受光面を上方に
向けて固定されている。イメージセンサ48は、基板16B
の下面に形成された位置決用凸部又は凹部をテーブル12
の上面に形成された位置決用凹部又は凸部に単に嵌合さ
せることにより、坩堝回転軸10の中心線が２次元イメー
ジセンサ48の中央点を通るように基板16B上に配置され
ている。
一方、テーブル12の上方には、チャンバ上板50の中央に
円孔52が形成されており、この円孔52の上方には、結晶
引上ワイヤ34の下端に連結された重錘36Aが位置してい
る。重錘36Aは回転対称形であり、その中心線は垂下し
た結晶引上ワイヤ34の中心線に一致している。重錘36A
は、容器内にレーザダイオード54、コリメートレンズ56
及び、レーザダイオード54用のバッテリ58を配設し容器
表面にレーザダイオード54をオン・オフするスイッチ60
を配設して構成されている。レーザダイオード54及びコ
リメートレンズ56の光軸は重錘36Aの中心線に一致して
おり、レーザダイオード54から放射されたレーザ光はコ
リメートレンズ56により平行化され、結晶引上ワイヤ34
の中心線に通って２次元イメージセンサ48上に照射され
る。
第２実施例と同様に、２次元イメージセンサ48から取り
出された画素信号は信号処理回路44Aにより処理されて
２次元イメージセンサ48上の光スポット位置が求めら
れ、ずれ座標（X,Y）が表示器46に表示させる。
なお、２次元イメージセンサ48の代わりに、２次元イメ
ージセンサ48の上方に結像レンズを配置した２次元カメ
ラを用いてもよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第１図乃至第３図は本発明に係る中心線ずれ量測定装置
の実施例を示し、 第１図は第１実施例の斜視図、 第２図は第２実施例の斜視図、 第３図は第３実施例の斜視図である。 図中、 10は坩堝回転軸 12はテーブル 14はＸ−Ｙステージ 16、16A、16Bは基板 18はＸステージ 20、24はマイクロメータヘッド 22はＹステージ 26、30は投光器 28、32は受光器 28a、32aは検出表示灯 34は結晶引上ワイヤ 36、36Aは重錘 36aは重錘本体 36bは針 40、42は一次元カメラ 44、44Aは信号処理回路 46は表示器 48は２次元イメージセンサ 50はチャンバ上板 52は円孔 54はレーザダイオード 56はコリメートレンズ 58はバッテリ 60はスイッチ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】吊り下げ状態で針状物（36b）、重錘（36
    a）及び結晶引き上げワイヤ（34）の中心線が一致する
    ように、下端から該針状物が突出した該重錘の上端に該
    結晶引き上げワイヤの下端が取り付けられた結晶引き上
    げワイヤ中心指示手段と、 坩堝回転軸（10）の上端に固定されたテーブル（12）の
    上面に、該坩堝回転軸の中心線がＸ−Ｙステージ（14）
    上の基準点を通るように載置される該Ｘ−Ｙステージ
    （14）と、 該Ｘ−Ａステージ（14）の上面に取り付けられ、該基準
    点を介し互いに対向して配置された光源（26、30）及び
    光検出器（28、32）と、 該光検出器（28、32）の出力に応答して、該光源（26、
    30）から放射された光線が被検出物（36b）により遮ら
    れて該光検出器（28、32）に到達しなかったことを光ま
    たは音により報知する報知手段（28a、32a）とを有し、 該光源（26、30）及び光検出器（28、32）は２組設けら
    れ、各組の光軸の該Ｘ−Ｙステージ（14）上への投影線
    が互いに直交しその交点が該基準点を通るように該光源
    （26、30）及び該光検出器（28、32）が配置されている
    ことを特徴とする、チョクラルスキー法による単結晶製
    造装置に用いられる中心線ずれ量測定装置。
  2. 【請求項２】吊り下げ状態で針状物（36b）、重錘（36
    a）及び結晶引き上げワイヤ（34）の中心線が一致する
    ように、下端から該針状物が突出した該重錘の上端に該
    結晶引き上げワイヤの下端が取り付けられた結晶引き上
    げワイヤ中心指示手段と、 坩堝回転軸（10）の上端に固着されたテーブル（12）の
    上面に、該坩堝回転軸（10）の中心線が基材（16A）上
    の基準点を通るように載置される該基材（16A）と、 １次元カメラ（40、42）の光軸の該基材（16A）への投
    影線が互いに直交し、かつその交点が該基準点を通るよ
    うに該基材上に配置された２組の該１次元カメラ（40、
    42）と、 該１次元カメラ（40、42）の出力信号を処理して、該基
    準点を原点とする被検出物（36b）の位置座標を測定
    し、その測定値信号を出力する位置座標測定手段（44）
    と、 を有することを特徴とする、チョクラルスキー法による
    単結晶製造装置に用いられる中心線ずれ量測定装置。
  3. 【請求項３】レーザダイオード（54）と、該レーザダイ
    オード（54）から放射させるレーザ光を平行化させるコ
    リメータ（56）とを重錘（36A）に備え、吊り下げ状態
    で該レーザ光、該重錘及び結晶引き上げワイヤ（34）の
    中心線が一致するように、該重錘の上端に該結晶引き上
    げワイヤの下端が取り付けられたワイヤ中心指示手段
    と、 坩堝回転軸（10）の上端に固着されたテーブル（12）の
    上面に、該坩堝回転軸（10）の中心線が基材（16b）の
    基準点を通るように載置される該基材（16b）と、 該基材（16b）上に取り付けられ、上方で垂下された該
    重錘（36A）から放射されて２次元イメージセンサ（4
    8）に入射されるレーザ光線の光スポット位置を検出す
    る該２次元イメージセンサ（48）と、 該２次元イメージセンサ（48）の出力信号を処理して、
    該基準点を原点とする該光スポットの位置座標を測定し
    その測定値信号を出力する位置座標測定手段（44A）
    と、 を有することを特徴とする、チョクラルスキー法による
    単結晶製造装置に用いられる中心線ずれ量測定装置。
JP63273942A 1988-10-28 1988-10-28 中心線ずれ量測定装置 Expired - Lifetime JPH0797014B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63273942A JPH0797014B2 (ja) 1988-10-28 1988-10-28 中心線ずれ量測定装置
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